燃料电池双极板外面改性技术
发表光阴 >2019-05-23 10:38 来源 本站原创

  ——助推我国新能源汽车科技创新及产业化过程

  记大连理工大学资料科学与工程学院/三束资料改性教育部重点试验室林国强传授及其团队

  质子交换膜剂电池是氢能新能源汽车发动机的中央部件,而双极板是质子交换膜剂电池除了交换膜以外的另外一个中央构成部分,占电池重量的70%以上,在电池总本钱中也占接近一半,起到占电流、分隔氧化剂和还原剂和支撑电池等感化。因为剂电池分外的工作环境,请求双极板除了具有类似金银等贵金属的高导电性,像石墨一样的强耐蚀性和像荷叶外面的疏水性外,同时还要具有高的机械强度、高的阻气能力和低本钱、易加工等特性。间接采纳贵金属制作双极板将使剂电池具有极高的本钱价钱,而间接采纳石墨制作双极板,又因撞击平安性差而不宜用来制作汽车发动机所用的电池电堆。

  图1 燃料电池汽车发动机体系布局示用意

  对由商用金属薄板制备的双极板,比如不锈钢双极板,停止外面改性处理,使之同时具有导电、耐蚀、疏水和强化等机能,是打破质子换荒と料电池睁开中的技术与本钱瓶颈,增进燃料电池甚至新能源汽车产业化睁开的关键技术手腕。止看诩捌渫队,便是一支针对燃料电池双极板外面改性处理技术持续研究近二十年的创新团队。

  图2 质子交换膜燃料电池布局分体示用意

  林国强传授,1963年生,本科、硕士和博士均毕业于大连理工大学资料科学与工程学院。硕士毕业后曾在企业工作十年,后被引进回大连理工大学三束资料改性教育部重点试验室(原国度重点)工作至今。2012年-2016年被派到大连理工大学常州研究院任院长,专门卖力黉舍在江苏的科技效果转化和产业化基地打造等工作。

  图3 在试验工作中的林国强传授

  林国强传授引导的创新团队即大连理工大学三束资料改性教育部重点试验室脉冲镀膜与周详涂层研究室,由林国强传授的恩师——我外洋面工程及干净能源“太阳能泰斗”压饰立时院士,于上个世纪九十年月创建,二十余年来不停从事载能束资料外面改性和薄膜科学技术方面的研发工作,为我国造就外面工程技术领域的尖端技术人才网网近百名,承当国度自然科学基金、863、重点研发、国防军工、省市级严重公共技术平台打造等各种项目数十项,对四代硬质及超硬涂层资料开拓、脉冲偏压PVD的工艺基础研究和周详涂层制备工艺、设备开拓等具有特出贡献,并对行业影响深远。



图4 燃料电池电堆金属双极板外面改性相干处理流程示用意

  而在面对我国在氢能新能源汽导术的严重必要上,林国强传授团队在燃料电池双极板改性公用耐蚀导电周详涂层的资料、工艺及设备开拓上,不停持续专一研究开拓近二十年,为我国氢能新能源汽车从原创到产业化全过程的自立创新起到关键的技术支撑感化。团队自十五期间起就结合中国科学院大连化学物理研究所和新源能源股份有限公司,在衣宝廉院士的引导下一路承当我国车用燃料电池金属双极板的开拓任务,对付实现同期国度燃料电池方面的专项课题起到了技术支撑感化。十一五期间在863项目“低本钱双极板及其制备技术2007AA03Z221”的帮助下,在外面改性工艺及涂层资料上获得打破,用脉冲偏压电弧离子镀技术涂镀碳铬纳米复合薄膜停止外面改源的不锈钢双极板,在导电、耐蚀及疏水等机能偏向上均到达国际抢先程度。十二五期间,在863严重项目“面向树模和产品验证车用燃料电池体系开拓2011AA11A271”子课题“燃料电池双极板外面改性与临盆工艺研究”,及江苏省严重创新载体、常州市严重公共技术效劳平台打造项偏向帮助下,在外面改性产业化设备及量产工艺上获得打破,经批量处理的不锈钢双极板在千瓦级车用燃料电池电堆运行环境下机能表示优越,并能满意美国能源部提出的双极板机能请求,已胜利应用于我国某汽导团公司的燃料电池汽车项目。进入十三五后,团队又承当新一轮的国度重点研发课题“金属双极板涂层改性资料及制备技术2016YFB0101206”和“高稳固性高品德金属双极板外面改性量产工艺开拓2016YFB0101318”,目前在第二代改性涂层资料和制备工艺,特别是第二代大型量产设备开拓上获得重要进展,预期在项目实现时将使我国拥有完全自立知识产权的双极板改源砹临盆万片级/年的公用设备及工艺技术,使我国的双极板改性量产设备及临盆程度进级到达国际程度,以满意我国新能源汽车产业化睁开的爆发性必要。

  图5 开拓出的脉冲偏压电弧离子镀金属双极板涂层改性大型公用设备

  燃料电池金属双极板外面改性技术是典型的绿色镀膜技术,除了间接应用于车用燃料电池电堆的制作以外,因外面改性层资料具有比银还好的导电机能,可大大低落电极外面的接触电阻,因此在锂离子电池极板的外面处理上也具有应用远景;在电有畔⒉的各种接插件方面,可替代那些电镀金、银如金手指等高端接插件的外面处理技术;和用于解决电工行业大容量电源电器中铜排、铝排搭接部位及各种触点开关的接触电阻过高而引起的一系列成就。又因外面改性层资料还具有与石墨相当的耐蚀机能和很好的疏水机能,因此上述应用可从陆地延长到海洋,解决岛礁及舰船上电器关键部件长期稳固工作的成就。别的,还可延长到电解水制氢行业,用来制作电极板,解决电极板寿命短本钱高等成就。



图6 耐蚀导电周详涂层技术应用领域示用意

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